لایهٔ اُزون[۱] یا
اُزونسپهر[۲] لایهای به ضخامت ۳۰۰
دابسون (۳ میلیمتر) در لایهٔ
استراتوسفر جو زمین است با
غلظت بالایی از
مولکول ازون (O۳)، که در سال ۱۹۱۳ توسط دو
فیزیکدان فرانسوی به نامهای
شارل فابری و
هانری بویسون کشف شد.
[۳] این لایه با جذب ۹۹٫۹–۹۵ درصد پرتو
فرابنفشخورشید، موجب ادامهٔ زندگی بر روی کرهٔ زمین میشود. لایه اُزون پرتوهای پرانرژی فرابنفش را جذب کرده و آنها را به شکل پرتوهای
فروسرخ در میآورند و به سطح زمین میفرستند.
در اوایل سال ۱۹۳۰، ترکیباتی به نام
کلروفلوئوروکربنها (سیافسیها) در
ایالات متحده آمریکا اختراعشد و در صنعت و خانه مورد استفاده قرار گرفت. این ترکیبات به استراتوسفر راه یافتند و عناصر
کلر و
برم موجود در آنها طی
واکنشهای شیمیایی موجب تخریب تدریجی لایهٔ اُزون شدند. به ویژه، لایهٔ اُزون بر فراز
قطب جنوب به شدت کاهش یافتهاست.
چرخهٔ ازون-اکسیژن بیان میکند که پرتوهای فرابنفش به مولکول
اکسیژن برخورد کرده و پیوند میان مولکولهای اکسیژن را میشکند. اتمهای حاصل با مولکول اکسیژن دیگری واکنش داده و مولکول ازون را تشکیل میدهند. سطح ازون با تغییر فصلها، وزش باد و تغییرات خورشید نیز تغییر مییابد. ۱۰ درصد مولکولهای ازون هواکره در لایهٔ
تروپوسفر قراردارند و بر خلاف ازون موجود در استراتوسفر،
آلاینده به شمار میآیند و آسیبهایی به
بافتهای زیستی انسان و دیگر جانوران میرسانند.
منبع ازون
ازون با
فرمول شیمیایی O۳، یک
مولکول نسبتاً ناپایدار است که از سه اتم اکسیژن با
نماد شیمیایی O تشکیل شدهاست. لایهٔ اُزون از تجمع این مولکولها پدید آمدهاست. اگرچه این لایه بخش کوچکی از هواکرهٔ زمین را در بر میگیرد، اما بسیار مهم است و سبب ادامهٔ زندگی بر روی زمین میشود. این مولکول از
واکنش میان مولکول اکسیژن با فرمول شیمیایی O۲ و نور خورشید به وجود میآید. این مؤثرترین
فرایندی است که در لایهٔ
استراتوسفر در ارتفاع ۵۰–۱۵ کیلومتری بالاتر از سطح زمین رخ میدهد.
لایهٔ اُزون یا اوزونوسفر، منطقهای از لایهٔ استراتوسفر در
هواکره است که
غلظت نسبتاً بالایی از آن، در ارتفاع ۴۸–۱۹ کیلومتری (۳۰–۱۲ مایلی) بالاتر از سطح زمین واقع شدهاست.حدود ۹۰% ازون میان ۱۷–۱۰ کیلومتر (۱۰–۶ مایل) بالاتر از سطح زمین قرارگرفته و تا ۵۰ کیلومتر (۳۰ مایل) گسترش مییابد. مولکولهای ازونی که در این بخش از هواکره قراردارند، لایهٔ اُزون را تشکیل میدهند. بقیهٔ مولکولهای ازون نیز در لایهٔ تروپوسفر از هواکره قراردارند.
واحد اندازهگیری غلظت ازون،
دابسون است. یک واحد دابسون برابر با تعداد مولکولهای موردنیاز برای ایجاد یک لایهٔ اُزون خالص به ضخامت ۰٫۰۱ میلیمتر در دمای صفر درجهٔ
سلسیوس و با فشار یک
اتمسفر است. ضخامت متوسط لایهٔ اُزون حدود ۳۰۰ دابسون است و ۳ میلیمتر (۸٫۱ اینچ) ضخامت دارد.
زون و پرتو فرابنفش[
ویرایش]
پرتوی فرابنفش تولید شده توسط تابش خورشید در صورت رسیدن به سطح زمین میتواند موجب
سرطان پوست،
آبمروارید چشم، آسیبرساندن به سیستم ایمنی بدن و تأثیر منفی بر رشد گیاهان شود.
طول موج فرابنفش ۴۰۰–۲۸۰
نانومتر (یک میلیاردم متر) است.مولکولهای ازون و اکسیژن که در استراتوسفر قراردارند،
پرتوهای فرابنفش خورشید را جذب میکنند و مانند یک سپر مانع از ورود این پرتوها به سطح زمین میشوند. ازون و اکسیژن میتواند ۹۹٫۹–۹۵% پرتوهای فرابنفش به ویژه فرابنفش نوع C و B که پرانرژیترین پرتوهای فرابنفش هستند و موجب آسیب
زیستشناسی میشوند را جذبکند. نقش نگهبانی ازون به قدری حیاتی است که دانشمندان میگویند زندگی بر روی زمین بدون لایهٔ اُزون امکانپذیر نبود.
هنگامی که پرتو فرابنفش به مولکول اکسیژن (O۲) برخورد میکند، پیوند میان اتمهای آن میشکند و اتمها آزاد میشوند. سپس اتم اکسیژن با مولکول اکسیژن ترکیبشود، ازون (O۳) تشکیل میشود. سپس که مولکول ازون با اتم اکسیژن واکنشدهد، دو مولکول اکسیژن تشکیل میشود. همچنین با واکنشهای شیمیایی که مولکولهای
هیدروژن،
نیتروژن، کلر و اتمهای
برم در آن درگیراند، هواکره تعادل طبیعی میان تشکیل و تخریب ازون را حفظ میکند.لایهٔ اُزون پرتو فرابنفش را به پرتو
فروسرخ تبدیل میکند و به سطح زمین میفرستد. واکنش طبیعی تبدیل فرابنفش به فروسرخ توسط لایهٔ اُزون به شکل زیر است:
O۳ + UV → O۲ + O
اکسیژن اتمی + اکسیژن مولکولی → فرابنفش + ازون
O۲ + O → O۳ + IR
فروسرخ + ازون → اکسیژن اتمی + اکسیژن مولکولی